Летние сезоны последних десятилетий на севере Западной Сибири оказались самыми теплыми за несколько прошедших тысячелетий. Такой вывод сделан в статье, опубликованной 25 августа 2022 г. в журнале Nature Communications, где основными авторами являются сотрудники лаборатории дендрохронологии Института экологии растений и животных УрО РАН и лаборатории естественнонаучных методов в гуманитарных исследованиях УрФУ. В ней представлены результаты 40-летней работы по созданию сверхдлительной древесно-кольцевой хронологии по ширине годичных колец полуископаемых деревьев Ямала и получению информации о летних температурах за каждый из исследованных авторами 7638 лет.
В том, что потепление последних лет является реальностью, не сомневаются даже скептики. Нынешнее лето у нас и в Европе тому еще одно подтверждение. Но насколько это потепление необычно в исторических масштабах? Обычно при ответе на этот вопрос вспоминают про средневековый климатический оптимум. Тогда, согласно легендам, в Англии выращивали виноград, Гренландия была покрыта зеленью и викинги занимались там земледелием. Но существуют ли объективные подтверждения тех или иных теплых времен в относительно далеком прошлом? К сожалению, прямых наблюдений за температурой в то время не было. Термометр изобрели только во второй половине XVII века, тогда же появились первые метеостанции. Это уже было время малого ледникового периода. Поэтому естественным кажется предположение, что рост температуры согласно инструментальным данным в последние сто лет – это просто очередная фаза естественных колебаний климата. Действительно ли это так? Чтобы ответить на такой вопрос нужны данные естественных «термометров» за многие тысячи лет.
Одним из лучших по многим критериям источников данных о температуре воздуха в прошлом являются годичные кольца деревьев. Самые чувствительные к изменениям температуры деревья растут в приполярных районах и высокогорьях. Возраст деревьев в этих местах может достигать нескольких сотен лет. Но этого недостаточно для выяснения ситуации в далеком прошлом. К счастью, в некоторых полярных районах сохранились остатки деревьев, живших тысячелетия назад. Одно из таких благословенных мест для дендрохронологов (специалистов в области анализа древесных колец) – полуостров Ямал.
Обнажения речных захоронений полуископаемых деревьев на п-ве Ямал. Слева – р. Ядаяходыяха, справа – р. Юрибей
40 лет назад Степан Григорьевич Шиятов, пионер дендрохронологии в России, начал со своими коллегами из Института экологии растений и животных УрО РАН систематические сборы полуископаемой древесины на полуострове Ямал. Он первым распознал ценность информации, которая хранится в годичных кольцах древних деревьев для восстановления истории климата. За эти сорок лет было проведено более двух десятков экспедиций, собрано более пяти тысяч спилов с полуископаемых деревьев, измерена ширина их годичных колец.
Сбор образцов полуископаемой древесины
Методом перекрестной датировки были с абсолютной точностью определены даты образования каждого кольца примерно у двух тысяч лиственниц и елей, росших на полуострове в последние семь с половиной тысяч лет, построена самая длительная для приполярных регионов древесно-кольцевая хронология.
Спил с полуископаемого дерева, погибшего в 1685 г. до н.э., р. Танлова, п-ов Ямал
Прибор для измерения ширины древесных колец в лаборатории естественнонаучных методов в гуманитарных исследованиях УрФУ
Отдельная сложная задача заключалась в извлечении информации о летней температуре из данных по ширине древесных колец, особенно сведений о сверхвековых климатических колебаниях. Для этого к работе были привлечены сотрудники Отдела климатических исследований университета Восточной Англии – лучшие в мире специалисты в этой области. В оценке и визуализации полученных данных большую роль сыграли коллеги из швейцарского Института изучения леса, снега и ландшафта, а также коллеги из университета Женевы. Что же получилось в итоге?
Реконструкция летней температуры, сглаженная 200-летним фильтром. Пунктирная линия показывает тенденцию похолодания в течение семи тысяч лет. К сожалению, некоторые периоды реконструкции (отмечены красным цветом), в том числе период до 5000 г. до н.э., не отвечали критериям надежности из-за недостаточного числа образцов (рисунок из обсуждаемой статьи)
Можно было бы углубиться в многочисленные интересные детали изменений температуры летнего сезона за последние семь с лишним тысяч лет. Это еще предстоит сделать как авторам статьи, так и сообществу палеоклиматологов, получившему доступ к результатам реконструкции. А в статье сделан акцент на том, как выглядит современное потепление на фоне семитысячелетней изменчивости температуры. Оказалось, что в предыдущие тысячелетия температура воздуха понемногу, с колебаниями в одну и другую сторону, падала. Этот результат не стал неожиданностью. Он согласуется с данными реконструкций с низким разрешением и соответствует теоретическим представлениям о том, как должно было бы быть. Из-за циклических изменений орбитальных параметров Земли в приполярных широтах Северного полушария происходит постепенное снижение поступления солнечной энергии в летние месяцы. Началась эта фаза около 8-9 тысяч лет назад, продолжается и сейчас. Но данные годичных колец показывают, что с середины XIX века начался перелом тенденции, температура стала очень быстро повышаться. И достигла в последние десятилетия самых высоких значений. Какой бы отрезок времени мы не взяли в интервале от 30 до 170 лет, самым теплым будет тот, который заканчивается последним годом реконструкции (2019-м или, в редких случаях, каким либо годом XXI века). То есть, например, среднее значение для последнего столетия (1920-2019 г.) выше температуры любого другого произвольно взятого столетнего интервала в прошлом. Темпы роста температуры в последние десятилетия не являются слишком быстрыми, если рассматривать относительно короткие масштабы времени. Но на интервале в 160-170 лет скорость нынешнего потепления самая высокая в сравнении с тем, что было в прошлом. Об исключительности современного потепления говорит и то, что в последнее столетие не было ни одного экстремально холодного летнего сезона, зато было 27 экстремально теплых лет. Из них 19 выпало на последние 40 лет, то есть каждый второй год в эти десятилетия был экстремально теплым.
Частота экстремально холодных и теплых лет по столетиям (рисунок из обсуждаемой статьи)
Все эти факты свидетельствуют в пользу того, что список основных движущих сил, которые определяли ход летней температуры в последние семь тысяч лет, расширился. И теперь направление изменений климата в большей мере определяют не естественные причины, а те, что вызваны деятельностью человека.
Рашит Хантемиров: «Это не первая публикация, посвященная климатическим реконструкциям на основе Ямальской сверхдлительной хронологии. Первая из них, протяженностью в две тысячи лет, была опубликована более двадцати лет назад. И еще тогда была показана исключительность нынешнего потепления. Это был один из первых реальных сигналов для мирового сообщества о серьезности проблемы современных изменений климата. Наверно поэтому так называемые «скептики» из околонаучной среды долгое время предпринимали попытки скомпрометировать данные по Ямалу. Но каждый следующий шаг, направленный на повышение надежности наших данных подтверждал правильность первых результатов. Теперь вывод об аномальности современного потепления распространен на семь тысяч лет, которые включают не только средневековый оптимум, но и многие другие периоды, претендовавшие на роль самых теплых. Мы видим, что остаются вопросы относительно теплого периода в 54-53 веках до н.э. Для этого времени у нас пока в наличии немного деревьев, поэтому нельзя однозначно сказать превышала ли температура лета в те годы нынешнюю. Боюсь, что за то время, которое мы потратим на повышение надежности данных, продолжающийся рост температуры не оставит сомнений в исключительности современного потепления для всей эпохи голоцена».
Исследователи планируют продолжить работу над климатической реконструкцией. В первую очередь необходимо дополнить данными периоды, которые не включены в анализ из-за невысокой обеспеченности материалом, а значит пока недостаточно надежные. Следующая задача – продлить реконструкцию в прошлое еще на две тысячи лет. Эта работа ведется в рамках проекта РНФ № 21-14-00330. Международная кооперация позволит использовать другие параметры древесных колец для климатических реконструкций. Совместно с коллегами из Швейцарии ведется работа по анализу внутриклеточных структур годичных колец. А на базе Института геологии и геофизики Китайской Академии наук предполагается выполнить климатическую реконструкцию на основе анализа изотопа кислорода-18 в годичных кольцах деревьев Ямала.